【现货速发】复杂油气藏钻井理论与应用
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天津津南
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作者付建红，陈平，杨迎新，石晓兵
出版社科学出版社
ISBN9787030429230
出版时间2017-03
装帧平装
开本16开
定价180元
货号25081264
上书时间2024-12-19
商品详情
- 品相描述：全新
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前言
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导语摘要
《复杂油气藏钻井理论与应用》主要介绍复杂油气藏钻井的相关基本理论和应用成果。《复杂油气藏钻井理论与应用》有6章，包括绪论、复杂地层工程地质力学研究、特殊结构井钻井技术、复杂难钻地层高效破岩技术、井下随钻测量技术基础理论及其应用、复杂地层井筒压力控制技术。
商品简介
本书包括复杂地层岩石力学研究、特殊工艺井钻井技术（水平井、大位移井、侧钻井、分支井）、复杂难钻地层高效破岩技术、井下工程参数随钻测量与应用、复杂地层井筒压力控制技术、深水钻井技术等主要内容。建立深部砂泥岩地层、盐膏层、页岩地层地应力预测模型，确定复杂地层岩石力学参数，介绍地层孔隙压力、地层坍塌压力和地层破裂压力的预测方法，为复杂油气藏安全快速钻井提供基础资料。
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作者简介
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目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 复杂油气藏类型 1
1.2 复杂油气藏钻井技术现状 3
1.3 复杂油气藏钻井面临的主要技术难题 7
第2章 复杂地层工程地质力学研究 9
2.1 深部砂泥岩地层岩石力学特征 9
2.1.1 深部砂泥岩地层的岩石力学参数和地应力实验研究 9
2.1.2 横波时差曲线提取或构建 16
2.1.3 岩石力学参数的测井计算方法及实例 16
2.1.4 BD地区井壁力学稳定性分析 20
2.2 盐膏层地层岩石力学特征 27
2.2.1 盐层塑性蠕动特征及规律分析 27
2.2.2 盐岩位移的黏弹性解 29
2.2.3 盐岩岩石力学参数反演分析 30
2.2.4 确定合理钻井液密度和安全钻井时间 32
2.2.5 现场应用 34
2.3 页岩气储层水平井井壁稳定力化耦合评价方法 35
2.3.1 井周围岩应力分布模型 35
2.3.2 井壁稳定性判别模型 40
2.3.3 实例分析 43
参考文献 55
第3章 特殊结构井钻井技术 57
3.1 特殊结构井钻井工程优化设计 57
3.1.1 特殊结构井井眼轨迹设计 57
3.1.2 特殊结构井钻柱优化设计 63
3.2 特殊结构井轨迹控制 72
3.2.1 特殊结构井轨迹控制模型的建立 72
3.2.2 特殊结构井轨迹控制影响因素分析 77
3.3 深井套管开窗工艺技术 82
3.3.1 斜向器开窗技术 82
3.3.2 段铣器开窗技术 86
3.3.3 斜向器开窗和段铣开窗技术比较 89
3.4 随钻扩眼技术 90
3.4.1 随钻扩眼钻柱动力学模拟理论模型的建立 91
3.4.2 随钻扩眼钻柱动力学影响因素分析 95
3.4.3 随钻扩眼效果影响因素分析 100
3.4.4 随钻扩眼技术现场试验 103
3.5 小井眼流体力学与井眼净化 104
3.5.1 超深井小井眼水力学模型 104
3.5.2 环空流速分布特征及压力梯度影响因素分析 107
3.5.3 试验井水力参数对比分析 109
3.5.4 井眼净化 110
参考文献 114
第4章 复杂难钻地层高效破岩技术 115
4.1 复杂难钻地层钻头个性化设计技术 116
4.1.1 复杂难钻地层岩石可钻性测试 116
4.1.2 复杂难钻地层钻头失效分析 122
4.1.3 PDC钻头的个性化设计原理 125
4.2 高效钻头新技术、新思想 133
4.2.1 PDC-牙轮复合钻头 133
4.2.2 微心钻头 153
4.2.3 交叉刮切PDC钻头 159
4.2.4 旋转齿PDC钻头 161
4.2.5 锥齿钻头 164
4.3 个性化PDC钻头开发与应用 166
4.3.1 CK系列PDC钻头开发与应用 166
4.3.2 内镶二级齿PDC钻头开发与应用 168
4.3.3 椭圆PDC齿钻头开发与应用 171
4.4 辅助破岩工具 174
4.4.1 扭转冲击器 174
4.4.2 钻柱延伸工具 177
参考文献 182
第5章 井下随钻测量技术基础理论及其应用 184
5.1 随钻地层压力测试基础理论 184
5.1.1 随钻地层压力测试原理 184
5.1.2 随钻地层压力测试压力响应特征 186
5.1.3 随钻地层压力测试模拟实验 198
5.2 随钻压力和温度测试技术及应用 203
5.2.1 随钻环空压力及温度监测装置 203
5.2.2 随钻压力温度测试原理及标定 205
5.2.3 基于PTWD的井眼工况评价技术 212
5.2.4 现场试验 214
5.3 井下钻压扭矩测试技术及应用 217
5.3.1 井下钻压、扭矩测试仪器结构设计 218
5.3.2 井下钻压、扭矩测试原理 218
5.3.3 测量仪电气系统及标定 221
5.3.4 井下工程参数测量仪应用 223
5.4 井下微流量随钻测试与控制技术 229
5.4.1 井下微流量控制钻井系统 229
5.4.2 井下微流量测量装置及其测量原理 231
5.4.3 环空流量与压差计算理论模型 234
5.4.4 井下环空流量的流体动力学模拟 237
5.4.5 井下微流量测量装置现场试验 239
参考文献 242
第6章 复杂地层井筒压力控制技术 244
6.1 高温高压高产井非常规井控技术 244
6.2 改进动力压井法 248
6.2.1 压力平衡过程环空压力场模型 248
6.2.2 挤入过程压力模型 250
6.2.3 压井参数设计 253
6.2.4 改进动力压井法压井程序 256
6.3 非常规压井方法实例计算分析 256
6.4 井喷失控后复杂地形含硫天然气扩散机理 261
6.4.1 常见扩散模型及其特点 261
6.4.2 基本扩散模，性的建立 264
6.4.3 特定条件下模型的解 265
6.4.4 模型数值计算方法研究 267
6.4.5 计算实例 272
参考文献 274
内容摘要
《复杂油气藏钻井理论与应用》主要介绍复杂油气藏钻井的相关基本理论和应用成果。《复杂油气藏钻井理论与应用》有6章，包括绪论、复杂地层工程地质力学研究、特殊结构井钻井技术、复杂难钻地层高效破岩技术、井下随钻测量技术基础理论及其应用、复杂地层井筒压力控制技术。
主编推荐
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精彩内容
第1章 绪论
1.1 复杂油气藏类型
随着钻井技术的进步，全球范围内复杂油气藏的勘探开发不断获得重人突破，致密油、致密气、页岩气和高温高压高含硫气藏等成为复杂油气藏发展的重点领域。钻井技术的发展与突破，使得复杂油气藏的产量在中国陆上油气产量中所占的比例稳步增长。未来以页岩气、致密气为丰的复杂油气藏产量将占我国油气总产量的30%～40%，具有非常好的勘探开发前景。
1. 致密油藏（Tight Oil Reservoir）
致密油藏主要是指与生油岩层系互层共生或紧邻的致密砂岩储集层中聚集的石油资源。虽然储集层物性较差，但源储一体或紧邻，含油条什好，储量大。
致密油开发*初起源于北美地区，美国是目前致密油资源开发*成功的国家，其主要致密油区带为巴肯、伊格福特、奈厄布拉勒、尤蒂卡、沃夫坎等，其中北达科他州的巴肯和南得克萨斯州的伊格福特目前已投入大规模开发，成为美国致密油的主产区。据美国能源信息署(EIA)的统计，2011年11月，美国致密油产量接近90×104bbl/d，其中约84%来自巴肯和伊格福特页岩区。到2015年3月，美国能源署所统计的美国的致密油产量达到489×104bbl/d。即便是处于低油价时代，2016年6月仍能保持410×104bbl/d的产量，巴肯和伊格福特页岩区仍是产量增长的主力。
我国自20世纪60年代起，相继在松辽、渤海湾、柴达木、吐哈、酒两、江汉、南襄、苏北及四川盆地发现了致密油资源，分布较广泛，经过多年的勘探开发表明，我国致密油有效勘探面积为18×104km2，地质勘探总资源量为74×108～80×108t，有效可采资源量为13×108～14×108t。在我国的鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等地致密油已开始尝试工业化生产，这些地区的工业化生产为我国致密油的勘探开发提供了技术先导试验和借鉴，起到了较好的技术引领作用。
2. 致密气藏(Tight Gas Reservoir)
致密气藏一般指渗透率小于0.1md的砂岩地层天然气藏，具有储层致密、低孔、渗透性差等特点，单井产量低，致密气藏岩性主要为砂岩，还包括致密盐酸盐岩和火成岩、变质岩等。
根据美国联邦地质调查局研究结果，全球范围内致密气资源量大约有210×1012m3，目前致密气主产区主要位于美国和加拿大。美国于20世纪70年代对致密气藏进行了初步的勘探研究，到1980年，致密气产量占美国天然气总产量不足2%，到2011年，美国致密气年产量达到1690×108m3，约占天然气总产量的26%。加拿大致密气产区主要位于其两部的阿尔伯达盆地，至1976年钻成**口工业致密气井，加拿大致密气地质储量达到42.5×1012m3，其中，艾尔姆沃斯和霍德利两大致密气田可采储量就达到6780×108m3，仅艾尔姆沃斯致密气田，2008年年产量已达到88×108m3。
我国早在1971年就在四川盆地发现了致密气田，但早期均以低渗气藏进行开发，直到20世纪90年代中期，致密气藏才开始进入快速发展阶段。2011年年底，我国已累积探明致密气地质储量3.3×l012m3左右，约占全国天然气总探明储量的39%; 2011年致密气产量约256×108m3，约占全国天然气总产量的1/4。截至2015年，我国致密气产量达到500×l08m3，预计2020年将达到800×108m3。致密气已经成为我国天然气增储上产的主要领域，在天然气工业发展中占有非常重要的地位。
3. 煤层气(Coalbed Methane Reservoir)
煤层气指储存在煤层中以吸附在煤基质颗粒表面为丰，部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的天然气，是煤层本身自生自储式气藏。
目前世界范围内的煤层气资源量约为256.3×1012m3，超过常规天然气探明储量的两倍，主要分布在北美、俄罗斯及中国等国家。20世纪80年代初美国开始试验应用常规油气井开采煤层气并获得突破性进展。美国煤层气资源量21.38×1012m3，2004年，美国煤层气年产量达到500×108m3。近10年，美国煤层气保持稳定产量为550×108～556×108m3，约占美国天然气总产量的10%。
我国煤层气总资源量36.8×1012m3，位居世界第三，其中，煤层气资源量大于1×1012m3的盆地8个，合计28×l012m3，占全国煤层气总资源量的76%，主要分布于中西部地区，以山西、陕西和内蒙古等省份为主。2006年以来我国煤层气勘探实现了规模开发。截至2010年，在鄂尔多斯、沁水、渤海湾3个盆地累计探明煤层气地质储量2734×108m3，发现了沁南、鄂东等煤层气田；煤层气累计钻井4722余口，其中，直井4576口、水平井（主要为多分支水平井）146口。截至2015年，我国煤层气产量达44.25×108m3。
4. 页岩气藏(Shale Gas Reservoir)
页岩气藏一般是指渗透率小于0.001md，赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为丰要存在方式的非常规天然气。
2014年2月，EIA对全球41个国家137套页岩气资源进行了评价，并预测全球页岩气技术可采资源量为206.88×1012m3，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非等地区。美国页岩气勘探开发的迅速发展阶段始于2000年左右，形成了巴奈特、费耶特维尔、伍德福德、海恩斯维尔、马塞勒斯、伊格福特等页岩气主产区。根据EIA 2012年的数据，美国页岩气产量高达2653×108m3，到2015年，美国页岩气产量达到了13651×108m3，占美国天然气总产量的50%，预计到2040年将增长到28835×108m3。页岩气的大规模开发使美国改变了原引进5000×104t LNG的计划，改变了天然气供给格局。美国页岩气开发取得成功后，加拿大、阿根廷、欧洲各国以及中国等开始重视页岩气资源的勘探开发并开展了大量工作。我国于2004年开始页岩气相关勘探工作，目前还处于勘探开发初期。截至2015年，我国页岩气可采资源量约为31×1012m3，页岩气产量达到44.71×108m3。目前已形成涪陵、长宁、威远和延长阴大页岩气产区，年产能超过60×108m3。
5．高温高压高含硫气藏(High Temperature-High Pressure-High Sulfur Content Gas Reservoir)
高温高压高含硫气藏一般指地层压力大于70MPa、储层温度大于150℃、H2S含量超过2%或30g/m3的气藏，该类气藏埋藏深度往往超过4000m，一般具有产量较高的工业气流。
高温高压高含硫气藏主要分布于美国、俄岁斯等国，其中俄岁斯阿斯特拉罕高含硫凝析气田储层达到3.8×1012～4.2×1012m3。我国的高温高压高含硫气藏主要分布在四川盆地，盆地内现已探明的高含硫天然气储量超过9000×l08m3，占全国同类天然气储量的比例超过90%。该类气藏在工程作业中往往容易引发生产事故，如著名的“12 23”事故，中石油川东北气矿突然发生井喷事故，富含硫化氢的气体喷涌而出，导致在短时间内发生大面积灾害。又如清溪1井事故，该井四开钻进至井深4285.38m时发生溢流，经过初期两次压井和三次抢险压井，封井取得成功。高温高压高含硫气藏虽然储量巨大，但其三高特性非常容易带来高昂的开发成本并容易引发安全事故。
1.2 复杂油气藏钻井技术现状
我国白“八五”开始，钻井工程技术研究在岩石力学与井壁稳定、特殊工艺井钻井工艺、PDC钻头技术、井下工程参数测量与控制以及高温高压高产气井井控技术等方面取得了显著进展。
1．岩石力学与井壁稳定
岩石力学参数方面，可以根据地质资料、岩心实验、测井资料和矿场地应力测试对井周岩石力学参数进行测试和分析，对单井地应力大小及方位进行测量和分析。针对煤岩和页岩地层层理性力学特征，发展了考虑井眼轨迹和层理面各向异性岩石力学模型；针对高温高压高含硫的裂缝性气藏，发展了考虑不同地层倾角下多场耦合的裂缝性岩石井壁失稳模型。
泥页岩井壁失稳是钻井工程中经常遇到的复杂问题之一，泥页岩井壁稳定研究丰要体现在三个方面：井壁稳定力学方法、钻井液化学影响研究和力学-化学耦合研究。井壁稳定力学方法是从岩石力学角度出发，采用弹性力学、塑性力学、弹塑性力学等力学方法研究井壁稳定性，弹性力学是*常用的方法之一。其主要过程：根据地质资料、岩心实验、测井资料和矿场地应力测试确定地应力剖面，建立井周应力分布模型，并采用适当的岩石强度准则（如Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则和Hoek-Brown准则等）进行井壁稳定性判别，进一步研究井壁稳定性规律。钻井液化学影响研究的重点是页岩与钻井液发生的物理化学作用，其结果侧重于钻井液性能评价，其目的是通过评价找到稳定井壁的钻井液体系。力学-化学耦合研究的重点是物理化学联合作用下泥页岩的水化膨胀特性、弹性特性、强度特性、自由水扩散规律、孔隙压力传递规律等方面，研究目的是通过试验确定钻井液对泥页岩化学作用产生的力学效应，并将该力学效应引入到井壁稳定力学评价模型中，目前，真正能够用于定量计算的理论方法只有三种：热弹性比拟法、水分子白由能热动力学理论法和非平衡热动力学理论法。稳定井壁常常需要具备三个要素：即合理的钻井液密度、足够的钻井液抑制性和足够的钻井液封堵能力，但是，三要素的合理范围仍然无法确定，其主要原因是缺乏用于准确测量和评价其性能的手段和方法，也就无法建立坍塌压力与力学化学耦合问的定量关系，因此，现场只能依靠经验进行调整。
2. 特殊工艺井钻井技术
特殊工艺井钻井技术丰要包括定向井、侧钻井、水平井、多分支井、丛式井及“井工厂”等特殊工艺钻井配套工艺技术。经过“八五”到“十二五”长时间的研究、应用与发展，特殊工艺井钻井技术已经成为开发复杂油气藏*有效的手段，主要体现在井眼稳定分析、井眼轨迹与井身结构优化设计、钻柱摩阻扭矩分析及钻柱结构优化设计、偏心环空流体力学分析与井眼净化、“井工厂”钻井技术等相关配套工艺技术的进步上。
国内超深水平井丰要集中在水平位移较大的海上油田或滩海油田的大位移水平井和垂深较大的超深水平井。大位移水平井垂深较浅，水平位移大，主要技术问题是降低摩阻扭矩和保持井眼净化。人位移水平井通常采用合成基钻井液降低摩阻扭矩，采用井下闭环钻井工具控制井眼轨迹，同时通过监测井底压力、摩阻、扭矩、泵压、排量等钻井参数判断井下工况是否正常。对于类似于塔河油山和元坝气田的垂深较大的超深水甲井，技术挑战主要出现在下部小井眼的钻井及完井问题，如小井眼条件下的管柱结构优化及环空压力监测问题、高温对井下测量及控制工具的影响问题、高温小间隙偏心环空固井问题。国内在应对超深水平井下部小井眼钻井及完井技术方面仍面临较大挑战。
从20世纪末开始，国内已完成不少超深水平井施工案例，丰要分布在塔里木盆地和四川盆地，其垂深大都达到了***。2002年的TK636井完钻井深6001.76m，水平段长244.09m，水平位移510.20m。2006年以来，普光气田完成了多口超深水平井，其中普光204-2H井井深为7010m，垂深为5942.18m，井底水平位移为1628.lOm，水平段长453m，2009年，中古162-1H井完钻井深6780m，**井斜86.720，**水平位移731.72m，水平段长456m，创造了当时中石油超深水平井纪录。2010年，中石化塔河油田完成了两口井深超过7000m的超深水平井。其中TH12302CH井深7047m，垂深6359m，水平位移892.72m，水平段长度726.11m; TH12513CH井深7099m，垂深6592.98m，水平位移1384.51m，水平段长度291.88m。2010年8月，塔河油田T
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